ES2291015T3 - HEAT EXCHANGER PLATE AND PLATE HEAT EXCHANGER. - Google Patents
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Abstract
Placa para un intercambiador de calor de placas, cuya placa constituye unas superficies de termotransferencia para unos medios de termotransferencia, presenta una forma circular y está provista de unas ondulaciones (2) o elementos similares que se extienden, por lo menos parcialmente a través de la placa (1), comprendiendo la placa (1) unas localizaciones no abiertas (4, 5) para unas aberturas de flujo (3), en cuyas localizaciones (4, 5) se pueden realizar las aberturas de flujo (3), caracterizada porque la placa (1) comprende por lo menos dos pares de localizaciones no abiertas (4, 5) para unas aberturas de flujo (3) y porque las localizaciones (4, 5) para las aberturas de flujo (3) están constituidas por unas partes rectas de forma anular (7, 8, 9) en cuyo interior la parte de la placa (1) comprende unas ondulaciones (2).Plate for a plate heat exchanger, whose plate constitutes a heat transfer surface for a heat transfer means, has a circular shape and is provided with corrugations (2) or similar elements that extend, at least partially through the plate (1), the plate (1) comprising unopened locations (4, 5) for flow openings (3), in whose locations (4, 5) flow openings (3) can be made, characterized in that The plate (1) comprises at least two pairs of unopened locations (4, 5) for flow openings (3) and because the locations (4, 5) for flow openings (3) consist of parts annular lines (7, 8, 9) inside which the part of the plate (1) comprises undulations (2).
Description
Placa de intercambiador de calor e intercambiador de calor de placas.Heat exchanger plate e plate heat exchanger.
La presente invención se refiere a una placa de un intercambiador de calor de placas, cuya placa se utiliza, en particular, en intercambiadores de calores de placas soldadas para separar los conductos de flujo y para formar superficies del intercambiador de calor. La placa presenta forma circular y contiene por lo menos dos aberturas de flujo para suministrar y descargar un medio de termotransferencia desde los conductos formados por las placas. Las placas del intercambiador de calor de placas, que están ventajosamente fabricadas de metal, están provistas de unas ondulaciones para mejorar las características de termotransferencia y para soportar los conductos formados entre las placas del intercambiador de calor. Las placas del intercambiador de calor están soldadas juntas en pares en los perímetros exteriores de las aberturas de flujo y los pares de placas están unidos juntos soldando las placas de los pares en su perímetro exterior a las placas de los otros pares de placas.The present invention relates to a plate of a plate heat exchanger, whose plate is used, in in particular, in plate heat exchangers welded to separate the flow ducts and to form surfaces of the heat exchanger. The plate has a circular shape and contains at least two flow openings to supply and discharge a heat transfer medium from the ducts formed by the plates. The plates of the plate heat exchanger, which are advantageously made of metal, they are provided with corrugations to improve heat transfer characteristics and to support the ducts formed between the plates of the heat exchanger. Heat exchanger plates they are welded together in pairs on the outer perimeters of the flow openings and plate pairs are joined together welding the plates of the pairs in its outer perimeter at plates of the other pairs of plates.
Un intercambiador de calor de placas convencional está constituido por unas placas superpuestas que forman un apilamiento de placas que se fija entre dos placas extremas por medio de tirantes. Los conductos formados por las placas y las aberturas de flujo, que le están unidas, están selladas en sus perímetros exteriores por medio de sellados separados. Aun cuando los sellados hayan sufrido un desarrollo intensivo, el problema más importante en tales intercambiadores de calor es la presencia de fugas desde los sellados, que pueden ser causadas por la temperatura, la corrosión, el envejecimiento u otro factor correspondiente. Las placas de dichos intercambiadores de calor suelen ser de forma rectangular y las aberturas de flujo, normalmente cuatro en número, están situadas en la proximidad de las esquinas. Las superficies de termotransferencia suelen estar provistas de ondulaciones rectas o bien, las ondulaciones están dispuestas en una forma en V. las placas están apiladas, una encima de la otra, de tal modo que las ondulaciones no están en paralelo, sino que forman un ángulo entre sus bordes, con la anchura de dichos ángulos afectando significativamente a las características de termotransferencia. Puesto que las placas de un intercambiador de calor de placas convencional están fabricadas por prensado, el proceso de cambiar el ángulo entre los bordes siempre ha exigido el uso de una herramienta de prensado nueva y costosa.A plate heat exchanger conventional consists of superimposed plates that they form a plate stack that is fixed between two plates extreme by means of braces. The ducts formed by the plates and the flow openings, which are attached to it, are sealed in its outer perimeters by means of separate seals. Yet when the seals have undergone intensive development, the most important problem in such heat exchangers is the presence of leaks from the seals, which can be caused by temperature, corrosion, aging or other factor correspondent. The plates of said heat exchangers They are usually rectangular in shape and flow openings, normally four in number, they are located in the proximity of The corners The heat transfer surfaces are usually provided with straight undulations or, the undulations are arranged in a V-shape. the plates are stacked, one on top of the other, so that the undulations are not in parallel, but they form an angle between their edges, with the width of these angles significantly affecting the characteristics of heat transfer. Since the plates of an exchanger of Conventional plate heat are manufactured by pressing, the process of changing the angle between the edges has always demanded the use of a new and expensive pressing tool.
Varias soluciones han sido presentadas para ajustar el ángulo entre los bordes de la placa. Se realizaron intentos de encontrar una solución cambiando la estructura del intercambiador de calor o desarrollando las herramientas de prensado. La publicación de patente de Finlandia FI 79409 presenta un intercambiador de calor de placas, en el que placas circulares o poligonales están apiladas una sobre otra y la pila de placas así formada está soportada entre las placas extremas. A diferencia de los intercambiadores de calor de placas convencionales, las placas no están provistas de abertura de flujo, sino que los flujos se dirigen a través de conductos entre las placas desde el exterior de las placas. De este modo, el ángulo entre los bordes se puede seleccionar libremente cuando se utilizan placas circulares y cuando se utilizan placas poligonales dentro de las restricciones establecidas por la forma poligonal. Sin embargo, la construcción según esta publicación es costosa para su fabricación y los problemas de estanqueidad no han sido resueltos de forma satisfactoria.Several solutions have been presented for adjust the angle between the edges of the plate. They were made attempts to find a solution by changing the structure of the heat exchanger or developing the tools of pressing. Finland patent publication FI 79409 presents a plate heat exchanger, in which circular plates or polygonal are stacked on top of each other and the stack of plates like this formed is supported between the end plates. Unlike Conventional plate heat exchangers, plates they are not provided with flow opening, but the flows are direct through ducts between the plates from the outside of the plates. In this way, the angle between the edges can be freely select when circular plates are used and when polygonal plates are used within the restrictions established by the polygonal form. However, the construction according to this publication it is expensive to manufacture and sealing problems have not been solved in a way satisfactory
La solicitud de patente finesa FI 84659 da a conocer una solución que contiene características típicas de un intercambiador de calor de placas convencional y de un intercambiador de calor de tubos. Análogamente a los intercambiadores de calor de placas convencionales, un medio de termotransferencia está dispuesto para circular a través de las aberturas de flujo situadas en las placas. Una característica relacionada con el intercambiador de calor de tubos es la celda exterior que rodea al intercambiador de calor. La diferencia más importante, cuando se compara con las soluciones convencionales, es el hecho de que las placas están soldadas juntas en las aberturas de flujo y perímetros exteriores. Las placas según esta solicitud de patente se pueden utilizar en un intercambiador de calor de placas del tipo antes descrito.The Finnish patent application FI 84659 gives know a solution that contains typical characteristics of a conventional plate heat exchanger and a tube heat exchanger. Analogously to Conventional plate heat exchangers, a means of heat transfer is arranged to circulate through the flow openings located on the plates. A feature related to the tube heat exchanger is the cell outside surrounding the heat exchanger. The difference more important, when compared to conventional solutions, it is the fact that the plates are welded together in the openings of flow and outer perimeters. The plates according to this request of patent can be used in a plate heat exchanger of the type described above.
La publicación internacional WO 95/17272 presenta un procedimiento de fabricación y una herramienta para fabricar una placa para un intercambiador de calor de placas. En el procedimiento según esta publicación, se utiliza una herramienta de prensado que contiene varias partes de relleno que corresponden a la ondulación normal o forman una abertura de flujo. La colocación de las aberturas de flujo en las placas prensadas del intercambiador de calor se pueden modificar cambiando placas de las partes de relleno, en donde cambia también el ángulo entre los bordes en las placas que constituyen el intercambiador de calor, utilizando la misma herramienta de prensado, es posible alcanzar varias modificaciones diferentes con respecto al ángulo entre los bordes dependiendo, por supuesto, del número de las partes de relleno. Naturalmente, dichas herramientas de prensado resultan de fabricación más costosa que las convencionales, pero son considerablemente menos caras que las herramientas prensadoras fabricadas por separado para cada ángulo entre bordes necesario.The international publication WO 95/17272 presents a manufacturing procedure and a tool for manufacture a plate for a plate heat exchanger. At procedure according to this publication, a tool of pressing that contains several filling parts that correspond to the normal undulation or form a flow opening. The placing of the flow openings in the pressed plates of the exchanger of heat can be modified by changing plates of the parts of padding, where the angle between the edges on the edges also changes plates that constitute the heat exchanger, using the same pressing tool, it is possible to reach several different modifications with respect to the angle between the edges depending, of course, on the number of filling parts. Naturally, such pressing tools result from more expensive manufacturing than conventional ones, but they are considerably less expensive than pressing tools Manufactured separately for each necessary angle between edges.
El objetivo de esta invención es obtener una placa ondulada circular de intercambiador de calor que contenga por lo menos una localización adicional para un par de aberturas de flujo, cuyas aberturas de flujo se pueden seleccionar después de prensar la placa del intercambiador de calor. la ondulación de la placa del intercambiador de calor se corta por el perímetro exterior de la abertura de flujo de tal manera que sea posible cortar una abertura de flujo en la placa por medio de la herramienta prensadora. El número de las localizaciones de los pares de aberturas de flujo determina las alternativas de los ángulos entre bordes en las placas del intercambiador de calor. En la práctica, una o dos localizaciones adicionales suelen ser suficientes para un par de aberturas de flujo.The objective of this invention is to obtain a circular corrugated plate of heat exchanger containing at least one additional location for a couple of openings of flow, whose flow openings can be selected after press the heat exchanger plate. the undulation of the heat exchanger plate is cut by the perimeter outside of the flow opening in such a way that it is possible cut a flow opening in the plate by means of the pressing tool. The number of the locations of the pairs of flow openings determines the alternatives of the angles between edges on heat exchanger plates. In practice, one or two additional locations are usually enough for a couple of flow openings.
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Según la invención, este objetivo se alcanza por una placa según se define en las reivindicaciones 1 a 6 y por un intercambiador de calor según se define en la reivindicación 7.According to the invention, this objective is achieved by a plate as defined in claims 1 to 6 and by a heat exchanger as defined in claim 7.
Las placas para un intercambiador de calor, según la invención, contienen por lo menos dos pares de localizaciones para las aberturas de flujo, en las que al proporcionar las aberturas de flujo en los lugares deseados, el ángulo entre bordes de las ondulaciones en las placas superpuestas del intercambiador de calor se ajusta y cambia para alcanzar las mejores características posibles de termotransferencia. Las localizaciones de las aberturas de flujo y el orificio central están constituidas por partes lisas rectas de forma anular con una ondulación en su interior. Un orificio central abierto constituye un conducto de flujo para un medio de termotransferencia y/o funciona como un conducto en el que está colocado un medio de soporte. Las localizaciones no abiertas para el orificio central y las aberturas de flujo constituyen una parte de las superficies del intercambio de calor en un intercambiador de calor de placas constituido por placas según la invención. En el intercambiador de calor de placas, la parte recta de forma anular en el perímetro exterior de la placa así como las partes rectas de forma anular en las localizaciones de las aberturas de flujo y el orificio central están por lo menos en dos niveles diferentes para poder cerrar los conductos de flujo formados entre las placas del intercambiador de calor. en un intercambiador de calor constituido por placas según la invención, las placas adyacentes están soldadas juntas en sus perímetros exteriores así como en los perímetros exteriores de los orificios centrales o en los perímetros exteriores de las aberturas de flujo. Si los diámetros de las placas en bruto que se van a retirar de las aberturas de flujo son suficientemente grandes, las localizaciones de las aberturas de flujo se pueden conformar como placas del intercambiador de calor, que contienen lugares para aberturas de flujo alternativas y las placas así obtenidas se pueden utilizar para formar intercambiadores de calor de placas de menor magnitud.The plates for a heat exchanger, according to the invention, they contain at least two pairs of locations for flow openings, where provide the flow openings in the desired locations, the angle between ripple edges on overlapping plates of the heat exchanger is adjusted and changed to reach best possible heat transfer characteristics. The locations of the flow openings and the central hole they are made up of straight straight annular parts with a ripple inside. An open central hole constitutes a Flow conduit for a heat transfer medium and / or works as a conduit in which a support means is placed. The locations not open for the central hole and openings of flow constitute a part of the exchange surfaces of heat in a plate heat exchanger consisting of plates according to the invention. In the plate heat exchanger, the straight annular part on the outer perimeter of the plate as well as the straight parts annularly in the locations of the flow openings and the central hole are at least in two different levels to be able to close the flow ducts formed between the heat exchanger plates. in a heat exchanger consisting of plates according to the invention, adjacent plates are welded together at their perimeters exterior as well as the outer perimeters of the holes central or outside perimeters of flow openings. If the diameters of the raw plates to be removed from the flow openings are large enough, the locations of the flow openings can be formed as plates of the heat exchanger, containing places for openings of alternative flow and the plates thus obtained can be used to form smaller plate heat exchangers magnitude.
Con una placa para un intercambiador de calor según la invención, es posible conseguir ventajas considerables. El precio de la herramienta prensadora, utilizada en la fabricación de la placa, no difiere del precio de una herramienta convencional. Las placas para un intercambiador de calor se pueden fabricar para ser almacenadas para futuras entregas. Las aberturas de flujo se pueden prensar después de que el intercambiador de calor haya sido dimensionado térmicamente antes de iniciar el trabajo de montaje. Puesto que todas las placas son fabricadas con la misma herramienta prensadora, las placas se forman con rapidez, sin cambios en los comportamientos de la herramienta de prensado, pudiéndose utilizar las placas en bruto que se retiren de las aberturas de flujo como placas en un pequeño intercambiador de calor de placas, en cuyas placas han sido ya prensadas las localizaciones de las aberturas de flujo. Aun cuando la placa para un intercambiador de calor según la invención no proporcione un ajuste gradual del ángulo entre bordes, las alternativas de ángulos disponibles son suficientes en la práctica. La construcción básica del intercambiador de calor de placas, constituido por placas según la invención, es superior cuando se compara con soluciones de la técnica anterior, donde el ángulo entre placas se puede ajustar gradualmente, por lo menos con respecto al precio de compra y su fiabilidad. El intercambiador de calor de placas, que se obtiene por soldadura de las placas según la invención, es de pequeño tamaño, fiable y provisto de excelentes características de resistencia a la presión. A continuación, el intercambiador de calor de placas, según la invención, se describirá con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:With a plate for a heat exchanger according to the invention, it is possible to achieve considerable advantages. He price of the pressing tool, used in the manufacture of The plate does not differ from the price of a conventional tool. The plates for a heat exchanger can be manufactured to Be stored for future deliveries. The flow openings are they can press after the heat exchanger has been thermally dimensioned before starting assembly work. Since all plates are manufactured with the same tool presser, the plates form quickly, without changes in the Pressing tool behaviors, being able to use the raw plates that are removed from the flow openings as plates in a small plate heat exchanger, in whose plates have already been pressed the locations of the openings of flow. Even when the plate for a heat exchanger according to the invention does not provide a gradual adjustment of the angle between edges, the available angle alternatives are sufficient in the practice. The basic construction of the heat exchanger of plates, consisting of plates according to the invention, is superior when compared to prior art solutions, where the angle between plates can be adjusted gradually, at least with Regarding the purchase price and its reliability. The exchanger of plate heat, which is obtained by welding the plates according to the invention, is small in size, reliable and provided with excellent pressure resistance characteristics. Then the plate heat exchanger, according to the invention, is describe in more detail referring to the drawings Attachments, in which:
la Figura 1 es una vista superior esquemática de la placa para un intercambiador de calor de placas según la invención;Figure 1 is a schematic top view of the plate for a plate heat exchanger according to the invention;
la Figura 2 ilustra, de forma esquemática, una forma de realización de la placa para un intercambiador de calor de placas según la invención, cortada desde una abertura de flujo de una placa de mayor tamañoFigure 2 schematically illustrates a embodiment of the plate for a heat exchanger of plates according to the invention, cut from a flow opening of a larger plate
la Figura 3 ilustra, de forma esquemática, cómo las placas, para un intercambiador de calor de placas según la Figura 1, están acopladas juntas como pares de placasFigure 3 illustrates, schematically, how the plates, for a plate heat exchanger according to the Figure 1, are coupled together as pairs of plates
la Figura 4 ilustra, de forma esquemática, un intercambiador de calor de placas compuesto por placas según la invención, cortadas transversalmente en la abertura de flujo y el orificio central abierto.Figure 4 schematically illustrates a plate heat exchanger consisting of plates according to the invention, cut transversely in the flow opening and the open center hole.
la Figura 5 ilustra, de forma esquemática, un intercambiador de calor de placas constituido por placas según la invención, vistas en la abertura y flujo no abiertas y el orificio central no abierto.Figure 5 schematically illustrates a plate heat exchanger consisting of plates according to the invention, views in the opening and flow not open and the hole Central not open.
A continuación, la invención será descrita con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Las Figura 1 y 3 representan placas circulares 1 para un intercambiador de calor de placas, cuyas placas 1 están fabricadas de un material de láminas por medio de una herramienta prensora. Las ondulaciones 2 son prensadas en la placa 1 por medio de una herramienta prensora o instrumento similar. Las localizaciones 4, 5 para las aberturas de flujo se pueden dejar sin punzonar en la etapa de prensado. En la parte media de la placa 1 del intercambiador de calor de placas, es posible asignar una localización 6 para el orificio central. En las localizaciones 4 y 5 de las aberturas de flujo así como en la localización 6 del orificio central, las ondulaciones 2 están cortadas y en los perímetros exteriores de las aberturas existen partes rectas de forma anular 7, 8, 9. Los bordes exteriores de las placas 1 del intercambiador de calor de placas están también provistas de partes rectas 10. En la Figura 3, las placas 1 están unidas juntas de tal manera que los bordes de las ondulaciones 12 forman un ángulo entre bordes \alpha entre sí.Next, the invention will be described with more detail referring to the attached drawings. The figure 1 and 3 represent circular plates 1 for a heat exchanger plate heat, whose plates 1 are made of a material of blades by means of a pressing tool. The undulations 2 they are pressed on plate 1 by means of a pressing tool or similar instrument. Locations 4, 5 for the openings of Flow can be left without punching in the pressing stage. In the middle part of plate 1 of the plate heat exchanger, is possible to assign a location 6 for the central hole. In the locations 4 and 5 of the flow openings as well as in the location 6 of the central hole, the undulations 2 are cut and on the outer perimeters of the openings there are straight annular parts 7, 8, 9. The outer edges of the plates 1 of the plate heat exchanger are also provided with straight parts 10. In Figure 3, the plates 1 are joined together in such a way that the edges of the undulations 12 they form an angle between α? edges of each other.
Las Figuras 4 a 5 ilustran cómo las placas 1 del intercambiador de calor de placas están unidas entre sí. En la solución según se ilustra en la Figura 4, el orificio central 11 está abierto. Las placas 1 están unidas juntas como pares de placas 13 en los perímetros exteriores de las aberturas de flujo 3 por medio de soldaduras 12. Los pares de placas 13 están unidas entre sí en los perímetros exteriores de las placas 1 por medio de una soldadura 14. En correspondencia el orificio central abierto 11 está soldado en su perímetro exterior con una soldadura 15. Las partes rectas de forma anular 10, en los perímetros exteriores de las placas 1 así como las partes rectas 9 del orificio central 11 están en el mismo plano, en el que el orificio central 11 está unido a los conductos de flujo 16, que están abiertos en el perímetro exterior de las placas 1. De este modo, es posible utilizar el orificio central 11 como un paso de entrada o salida para un circuito de flujo de medios de termotransferencia. Las aberturas de flujo 3 y los conductos 17 constituyen un circuito de flujo cerrado, cuyos pasos de entrada y salida están constituidos por las aberturas de flujo 3.Figures 4 to 5 illustrate how plates 1 of the Plate heat exchanger are linked together. In the solution as illustrated in Figure 4, the central hole 11 It's open. The plates 1 are joined together as pairs of plates 13 at the outer perimeters of the flow openings 3 per welding means 12. The pairs of plates 13 are joined between yes on the outer perimeters of the plates 1 by means of a welding 14. Correspondingly, the open central hole 11 is welded on its outer perimeter with a weld 15. The parts annular lines 10, on the outer perimeters of the plates 1 as well as the straight parts 9 of the central hole 11 are in the same plane, in which the central hole 11 is connected to the flow conduits 16, which are open at the perimeter outside of the plates 1. In this way, it is possible to use the central hole 11 as an entry or exit passage for a heat transfer media flow circuit. The openings of flow 3 and the conduits 17 constitute a flow circuit closed, whose entry and exit steps are constituted by the flow openings 3.
La Figura 5 ilustra cómo las aberturas de flujo no abiertas 3 y el orificio central 11 afectan a los conductos de flujo 16 y 17. Como puede observarse en la figura, los conductos de flujo 16 y 17 permanecen abiertos cuando se encuentra una localización 4, 5 de la abertura de flujo 3. Sin embargo, las partes rectas de forma anular 9 del orificio central no abierto 11 están próximas a uno de los conductos de flujo 16, 17 cuando se colocan una sobre el otra, dependiendo del nivel en el que están dispuestas las partes rectas 9. Este hecho ha de tenerse en cuenta al utilizar un intercambiador de calor de placas constituido por unas placas 1 según la invención en condiciones de alta temperatura.Figure 5 illustrates how flow openings not open 3 and the central hole 11 affect the ducts of flow 16 and 17. As can be seen in the figure, the conduits of flow 16 and 17 remain open when a location 4, 5 of the flow opening 3. However, the parts annularly straight lines 9 of the unopened central hole 11 are next to one of the flow ducts 16, 17 when placed one over the other, depending on the level at which they are arranged the straight parts 9. This fact must be taken into account when using a plate heat exchanger consisting of plates 1 according to the invention under high temperature conditions.
Resulta evidente para los expertos en la materia que la forma de realización anteriormente presentada es simplemente una forma de realización según la idea inventiva y por supuesto, se puede variar dentro del ámbito de protección determinado en las reivindicaciones. Por ejemplo, el perfil de las ondulaciones 2 en la placa 1, para un intercambiador de calor de placas puede presentar cualquier forma posible en tanto que cumpla los requisitos de resistencia mecánica y propiedades térmicas. Cuando se desee conseguir más densa la gradación del ángulo entre bordes \alpha el número de las localizaciones 4, 5 de las aberturas de flujo 3 se pueden aumentar incluso de modo que se solapen parcialmente entre sí. Sin embargo, si el número de las localizaciones 4, 5 es demasiado grande, las condiciones de flujo en los conductos 16, 17 pueden cambiar demasiado. El tamaño del orificio central 11 y su acoplamiento a los conductos de flujo 16, 17 se pueden seleccionar según el uso.It is evident to experts in the field that the embodiment presented above is simply an embodiment according to the inventive idea and of course, it may vary within the scope of protection determined in the claims. For example, the profile of the undulations 2 in the plate 1, for a plate heat exchanger can present any way possible as long as it meets the requirements of mechanical resistance and thermal properties. When desired get denser gradation of the angle between edges? the number of locations 4, 5 of the flow openings 3 is they can increase even so that they partially overlap between yes. However, if the number of locations 4, 5 is too large, the flow conditions in the ducts 16, 17 They can change too much. The size of the central hole 11 and its coupling to the flow ducts 16, 17 can be selected according to use
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